大数据揭示22亿年前大陆岩石圈增厚事件；星地复杂环境下皮秒级微波时差测量首次实现 | 卓越亮点

原文发表于 《科技导报》2025年第5期科技新闻-卓越亮点

大数据揭示22亿年前大陆岩石圈的增厚事件

距今1000万年以来弧-陆构造体系中东亚地区玄武岩的Dy/Yb（稀土元素镝和镱的比值，常作为构造背景的判别指标）空间分布。

黑色虚线将岩石样本分为板内和岛弧组

（图片来源：作者团队）

大陆岩石圈厚度控制着地球构造模式、克拉通稳定性和矿产资源分布，但其演化历史长期缺乏有效研究手段。传统地球物理观测方法难以追溯古老岩石圈厚度变化，而现代板内玄武岩作为古老岩石圈熔融的典型产物，依然缺少利用其来反演地球早期岩石圈厚度及演化规律的方法和认识。

中国科学院海洋研究所孙卫东团队基于全球51522组玄武岩地球化学数据，通过大数据分析，创新性建立玄武岩熔融深度定量反演方法。采用移动平均法和蒙特卡洛模拟分析，首次揭示22亿年前与陆内玄武岩喷发有关的岩石圈增厚现象：熔融压力从小于2.5 GPa跃升至大于 3 GPa，对应岩浆源区石榴石残留比例从小于5%剧增至大于20%。地幔的持续冷却和休伦期冰川的融化可能促使地球构造样式在22亿年前左右从间歇式俯冲转变为持续式俯冲。稳定的俯冲作用推动了 Nuna超大陆（也称为哥伦比亚超大陆，是地球历史上最早形成的超大陆之一）的聚合，从而引起全球大陆岩石圈板块的水平挤压和垂向增厚。

该成果为追溯前寒武纪岩石圈厚度和演化提供了全新地球化学估算和示踪方法，为板块构造启动时间、超大陆旋回机制等提供了新的证据，为理解地球早期热体制演变和克拉通的持续稳定提供了理论支撑。

（来源于中国科技期刊卓越行动计划入选期刊：

Geoscience Frontiers

首次实现星地复杂环境下皮秒级微波时差测量

星地时频传递链路（图片来源：作者团队）

随着长期稳定度和不确定度更优的冷原子微波钟（优于10 -16 量级）和冷原子光钟（优于10 -17 量级）的在轨运行，如何建立稳定的星地时频传递链路，实现星地复杂环境下的高精度时间同步，成为高精度空间时频基准开展应用的关键，这也是空间时频技术体系亟待发展的核心能力。现有的星地微波时间同步技术由于其在技术体制、误差修正算法等方面的限制，目前仅能实现 10 -15 量级稳定度和亚纳秒级时间同步精度，难以满足高精度空间时频基准对时间同步的需求。

中国科学院国家授时中心张首刚、高帅和团队与中国电科29所、武汉大学、国防科技大学等单位合作提出了一种利用中国空间站—地面同步系统实现的改进型载波相位时间同步方法，该方法通过空间站—地面三频载波与伪码融合的观测模式，基于系统化的同步误差精化修正模型与校准策略，有效校正星地同步过程中的相对运动误差、相对论效应、大气误差（包括对流层和电离层）以及固定时延偏差等，提升了星地时间同步的精度和稳定性。

该研究成果首次实现了星地复杂环境下皮秒级微波双向时差测量，将在国家综合PNT（定位、导航与授时）、地月导航等领域持续发挥重要作用。

（来源于中国科技期刊卓越行动计划入选期刊：

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